北京华能长江环保科技研究院有限公司;华能重庆珞璜发电有限责任公司;武汉大学杨洋获国家专利权
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龙图腾网获悉北京华能长江环保科技研究院有限公司;华能重庆珞璜发电有限责任公司;武汉大学申请的专利一种土壤盐离子的化学平衡模拟方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115862755B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211465020.7,技术领域涉及:G16C20/10;该发明授权一种土壤盐离子的化学平衡模拟方法是由杨洋;张继瑞;陈彦海;张茂龙;钟犁;余长开;陈飞云;朱焱;伍靖伟设计研发完成,并于2022-11-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种土壤盐离子的化学平衡模拟方法在说明书摘要公布了:本申请实施例提出了一种土壤盐离子的化学平衡模拟方法,包括获取与盐离子的化学平衡模拟过程所关联参量的多种离子数据并构建化学反应参数数据库;和计算各离子活度并构建化学求解模型,其中化学求解模型包括沉淀‑溶解反应模拟模型和络合反应‑阳离子交换模拟模型,通过对沉淀‑溶解反应模拟模型和络合反应‑阳离子交换模拟模型依次求解完成一次化学求解;设定化学求解模型迭代运行的初始条件和终止条件,将参量数据输入求解,并以相邻两次化学求解后多种离子的浓度差值作为外部循环控制标准ε,判断进入下一次化学求解迭代或输出模拟结果得到土壤中盐离子的沉淀态化学组分含量、络合态化学组分含量及交换态化学组分含量。
本发明授权一种土壤盐离子的化学平衡模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种土壤盐离子的化学平衡模拟方法,其特征在于,包括: 获取与盐离子的化学平衡模拟过程所关联参量的多种离子数据并构建化学反应参数数据库; 计算各离子活度并构建化学求解模型,其中所述化学求解模型包括沉淀-溶解反应模拟模型和络合反应-阳离子交换模拟模型,通过对所述沉淀-溶解反应模拟模型和所述络合反应-阳离子交换模拟模型依次求解完成一次化学求解; 其中各离子活度的计算方法如下: 式中,ai为组分的摩尔浓度标度活度,molL;mi为组分的摩尔浓度,molL;γi为活度系数,无量纲;i代表某种组分; 其中带电荷组分的活度系数计算如下: I为离子强度,molL;zi为带电荷组分i的电荷数;i表示某带电荷组分,包括自由离子和带电荷的络合物;A’、B’是Debye-Hückel常数,ri为i组分的水合离子半径10-10m; 电中性络合物的活度系数 其中γ为电中性络合物的活度系数;a’为经验系数,Lmol;I为离子强度,molL; 所述沉淀-溶解反应模拟模型中包括五种矿物的沉淀-溶解反应子模型,包括CaCO3沉淀-溶解反应子模型,MgCO3沉淀-溶解反应子模型,CaSO4沉淀-溶解反应子模型,MgSO4沉淀-溶解反应子模型和NaCl沉淀-溶解反应子模型;沉淀-溶解反应模拟方法包括: 其按照五种矿物的溶解度从小到大依次对五种矿物的沉淀-溶解反应子模型求解完成一次沉淀-溶解循环;其中一次沉淀-溶解循环中使用的各自由离子的初始浓度值相同; 以不同矿物求解后同种自由离子的浓度差值作为沉淀-溶解循环的内部循环标准ε1;当不同矿物求解后同种自由离子的浓度差值未达到ε1则进入下一次沉淀-溶解循环;同时将溶解度小的矿物计算所得的自由离子浓度作为下一次沉淀-溶解循环该自由离子浓度的初始浓度值,直至不同矿物求解后同种自由离子的浓度差值达到ε1;所述CaCO3沉淀-溶解反应子模型,所述MgCO3沉淀-溶解反应子模型,所述CaSO4沉淀-溶解反应子模型,所述MgSO4沉淀-溶解反应子模型和所述NaCl沉淀-溶解反应子模型的求解流程均相同;包括如下步骤: 1计算溶液中矿物的活度积Qsp;当Qsp≠矿物沉淀-溶解反应的溶度积常数Ksp时计算矿物的沉淀或溶解量C;判断Qsp是否大于Ksp;“是”,则溶液对该矿物过饱和产生沉淀;“否”,则溶液对该矿物欠饱和产生溶解;其中溶解情况包括以下情形之一: a当前迭代步土壤中无该矿物,则该矿物不溶解其自由离子浓度不变; b当前迭代步溶液中已存在的矿物浓度C1molL大于C,则该矿物部分溶解直至达到溶度积常数; c当前迭代步溶液中已存在的矿物浓度C1molL小于C,则该矿物全部溶解; 所述络合反应-阳离子交换模拟模型中同时对络合反应和阳离子交换反应进行求解,过程如下: 联立十种络合反应的质量作用方程、六种阳离子交换反应中的三种阳离子交换Gapon方程、CEC守恒方程和八种盐分离子的质量守恒方程并简化后得到包含十一个未知数非线性方程组并求解未知数完成一次络合反应-阳离子交换循环;其中未知数是除氯离子以外的自由离子浓度和四个交换性阳离子Ca12X、Mg12X、KX及NaX的含量;其中三种阳离子交换Gapon方程为Ca2+交换Mg2+方程、Ca2+交换K+方程、Ca2+交换Na+方程: 以所述非线性方程组求解的误差指标作为络合反应-阳离子交换的内部循环标准ε2;当所述非线性方程组求解的误差指标未达到内部循环标准ε2则进入下一次络合反应-阳离子交换循环;所述络合反应-阳离子交换模拟模型的初始值为沉淀-溶解反应求解后的自由离子浓度值;其循环的初值为上次求解计算得到的值,直至所述非线性方程组求解的误差指标达到ε2; 设定所述化学求解模型迭代运行的初始条件和终止条件,将参量数据输入求解,并以相邻两次化学求解后多种离子的浓度差值作为外部循环控制标准ε,判断进入下一次化学求解迭代或输出模拟结果得到土壤中盐离子的沉淀态化学组分含量、络合态化学组分含量及交换态化学组分含量。
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